Смекни!
smekni.com

Проектирование передатчика (стр. 3 из 4)

Для плоской частотной характеристики мощности в нагрузке

при нижней частоте диапазона
выражение для Tк(р) существенно упрощается:

,

где βо – коэффициент передачи тока базы на низкой частоте,

ωβ – граничная частота по коэффициенту передачи тока базы.

То есть цепь коррекции должна создать линейно увеличивающийся с частотой ток базы (рис. 2.2, б, прямая 1). Подобную частотную зависимость в ограниченном диапазоне частот можно сформировать с помощью последовательного контура, возбуждаемого от источника ЭДС (рис. 2.3). Структура контура совпадает со структурой входной цепи транзистора (часть рис. 2.4, обведенная пунктиром). Частотная зависимость тока контура (кривая 2 на рис. 2.2, б) близка к линейной. Напряжение на ёмкости контура при этом определяет напряжение на переходе база-эмиттер транзистора и частотную зависимость тока коллектора:

, (кривая 3, рис. 2.2, б).

Нормированные величины элементов контура, выраженные через неравномерность частотной характеристики мощности в нагрузке

, определяются по следующим соотношениям:

.

В частности, при значении параметра δ=0.1 α1=0.93, α2=0.68 ток коллектора на границе полосы пропускания уменьшается до значения

.

Определим значение добротности на верхней частоте входной цепи транзистора

, (2.23)

Qвх=1.415.

Так как Qвх >0.68, то последовательно с выводом базы нужно включить добавочный резистор

(2.24)

Rдоб=1.937 Ом

Емкость корректирующей цепи рассчитывается по формулам:

;
;
. (2.25)

r=3.734 Ом

С=1.32 нФ

Скор=1.57 нФ

Для того чтобы создать режим источника ЭДС для последовательного контура (рис. 2.3), сделать входное сопротивление каскада чисто активным и частотно-независимым, на входе цепи устанавливается дополняющая цепь с элементами (рис. 2.4):

;

R'д=3.734 Ом

;
;
.

L=13.47 нГн

Lд=18.4 нГн

Сд=966 пФ

Для двухтактной схемы после расчета корректирующих элементов у одного транзистора (на одно плечо схемы) значения Lд увеличивают в 2 раза, а Сд уменьшают в 2 раза, а для симметрии схемы оставляют два сопротивления Rд

Сд=483 пФ

Lд=36.8 нГн

2.5 Расчет фильтра нижних частот

Для фильтрации гармоник тока коллектора в широкополосных передатчиках применяют переключаемые фильтры (ФНЧ или полосовые) с коэффициентом перекрытия по частоте Kf не более 1.6-1.7, т.е. делят рабочий диапазон на несколько поддиапазонов и в каждый устанавливают свой фильтр, переключение, как правило, осуществляется синхронно с перемещением по диапазону.

Выберем аппроксимацию частотной характеристики – фильтр Чебышева.

Коэффициент перекрытия передатчика по частоте

(2.26)

Kfn=3.75

Число переключаемых фильтров:

(2.27)

k*=3

Разобьем весь диапазон, в котором работает радиопередатчик на три:

1. fн=8 МГц fв=12.5 МГц

2. fн=12.5 МГц fв=20.5 МГц

3. fн= 20.5 МГц fв=30 МГц

Рассчитаем фильтр нижних частот для первого диапазона.

Требуемый уровень подавления внеполосных излучений

aтр =40дБ.

При использовании двухтактной схемы уровень подавления высших гармоник

aдт=15 дБ.

Минимально допустимое затухание, которое должен обеспечить фильтр в полосе задержания:

aф=25 дБ.

Производится нормирование частот: при этом частота среза фильтра (fср=12.5 МГц) принимается равной

ωср =1

Частота гарантированного подавления (в данном случае должна подавляться вторая гармоника 2·8 МГц)

(2.28)

ωs=1.28

Из приложения 4 [6] определяем порядок фильтра и неравномерность в полосе пропускания.

Фильтр 7 порядка с неравномерностью 0.177 дБ.

Нормированные элементы фильтра:

С'1=1.335

L'2 =1.385

C'3 =2.240

L'4 =1.515

C'5 =2.240

L'6 =1.385

C'7 =1.335

Проведем денормировку параметров фильтра

С= Кс ·С'; L= КL·L';

;
(2.29)

Рис 2.6 Фильтр нижних частот

С1=339.891 пФ

L2=884.23 нГн

C3=570.30 пФ

L4=964 нГн

C5=570.30 пФ

L6=884.2 нГн

C7=339.891 пФ

На рис 2.7. изображен коэффициент усиления по напряжению ФНЧ

Для настройки фильтра каждая емкость представлена в виде параллельного соединения двух конденсаторов постоянного и подстроечного (см приложение 1)

2.6 Расчет трансформаторов на длинных линиях

ТДЛ в оконечном каскаде при использовании двухтактной схемы необходимы для подавления четных гармоник (T1) и согласования оконечного каскада с нагрузкой (Т2, Т3). Расчет ТДЛ производился по методике, изложенной в [5].

Выбор требуемых значений индуктивностей трансформаторов

Трансформатор Т1:

ωн·Lпр1>>Rкэ

Пусть ωн·Lпр1=15Rкэ=93.75 Ом, тогда

Lпр1=1.865 мкГн

Трансформатор Т2:

;
;
(2.30)

Lпр2=7.46 мкГн

Трансформатор Т3

;
(2.31)

Lпр3=2.49 мкГн

Выберем феррит 400НН‑1 с

μн=400±80

Допустимые удельные потери P'ф=0.2–1Вт/см3

fкр=3.9 МГц при Q=50

fкр=6.0 МГц при Q=10

Расчет Т1:

Выберем стандартный кольцевой ферритовый сердечник

D=25мм, d=12 мм, h=9мм

Выберем кабель РП‑6–7–11

Волновое сопротивлениеW=6.3 Ом

Погонная емкость Спог=780 пФ/м

Допустимое напряжение Uдоп=300 В

Допустимый ток Iдоп=11 А

Амплитуда магнитной индукции при допустимых потерях:

(2.32)

на частоте fн Q=40

B8раб ≤0.012–0.028 Тл

B30раб≤4.62·10-3-0.01 Тл

С запасом примем

B8раб=6·10-3 Тл

B30раб=2.3·10-3 Тл

Определяем минимальный объем сердечника на частоте fн=8 МГц:

(2.33)

Uпр =23.45 B

Vмин=1.629 см3

Выберем сердечник с:

внешним диаметром D=25 мм;

внутренним диаметром d=12 мм;

высотой h=9 мм.

Средний диаметр ферритового кольца Dcp=0.5 (D+d) (2.34)

Dср=1.85 см.

Сечение сердечника S=0.5h (D-d) (2.35)

S= 0.585 см2

Объем сердечника V=π·Dср·S (2.36)

V=3.4 см3

Число витков кабеля

(2.37)

ω1=2.76=3 витка

Продольная индуктивность

(2.38)

Lпр.расч=4.55 мкГн

Рассчитанная индуктивность получилась больше требуемой: уменьшим число витков

ω =2 витка

Lпр.расч=2.02 мкГн

Длина линии lл =(D-d+2h) ω (lл<0.02λ)

lл=6.2 см

Трансформатор Т3:

ТДЛ Т3 можно намотать на том же сердечнике, что и Т1. При этом необходимо использовать другой кабель.

Выбор кабеля

Волновое сопротивление

Rвх – сопротивление двухтактной схемы

W=25 Ом

Кабель КВФ‑25

a=2.49 мм; с=1 мм;

Амплитуда магнитной индукции при допустимых потерях была определена при расчете трансформатора T1.

Число витков определяется в соответствии с (2.37)

ω 3 =4 витка

Продольная индуктивность (2.38):

Lпр. расч=8.09 мкГн

Оценим величину магнитной индукции первого сердечника

(2.39)

ω – общее число витков трансформаторов Т1 и Т3

На частоте fн=8 МГц

B8раб=1.14·10-3 Тл

На частоте fв=30 МГц